Januar 2025 – Energy Scouts sparen 12 GWh Strom und 6.700 t CO2 pro Jahr durch die Optimierung eines Elektrolichtbogenofens im nordmazedonischen Stahlwerk

MAKSTIL ist ein Stahlwerk in Skopje, Nordmazedonien, das über 1.000 Menschen beschäftigt. Im Gegensatz zu traditionellen Stahlwerken, die Eisenerz und einen Hochofen verwenden, nutzt MAKSTIL Stahl-Schrott als Ausgangsstoff. Der grundlegende Prozess läuft folgendermaßen ab: Zunächst schmilzt ein elektrischer Lichtbogenofen Schrott und in einem Pfannenofen wird der flüssige Stahl auf die gewünschte Qualität verfeinert. Im nächsten Schritt werden in einem Stranggussverfahren so genannte Brammen, ein Halbfertigprodukt, hergestellt. Im Walzwerk werden diese Brammen wieder erwärmt und schließlich flach gewalzt und auf die benötigten Abmessungen zugeschnitten. Das Endprodukt ist so genannter warmgewalzter Stahl bzw. Stahlbleche. Diese Stahlbleche werden in über 40 Länder exportiert und im Schiffsbau, im Bergbau, in Industriemaschinen und z. B. im Windkraftanlagenbau eingesetzt.

Interessante Fakten zum Stahlrecycling (EuRIC AISBL, 2020):

  • Etwa 90 % des Stahls in Europa wird am Ende seiner Lebensdauer gesammelt und recycelt.
  • Recycelter Stahl reduziert die CO2-Emissionen um 58 % und spart 72 % der für die Primärproduktion benötigten Energie.
  • Etwa 70 % des gesamten bisher produzierten Stahls wird noch verwendet.

Effizienzsteigerung durch EBT-System:
Die Energy Scouts Eleonora Jovanovska und Tijana Shaleva, beide ausgebildete Elektroingenieure, konzentrieren sich auf die Energieperspektive. Bei der Suche nach einem praktischen Projekt im Rahmen ihrer Energy Scout-Ausbildung dachten sie groß – wirklich groß. Beide wussten, dass der Elektrolichtbogenofen – der Kernprozess – mit betrieblichen Ineffizienzen zu kämpfen hat, die sich auf die Produktivität und Energieeffizienz auswirken. Der Vorgang des Kippens eines Ofens, um geschmolzenen Stahl zu gießen, wird „Abstich“ genannt. Das bestehende Abstichsystem führt zu erheblichen Wärmeverlusten und damit zu einem erhöhten Energieverbrauch, zu einem beschleunigten Verbrauch von Elektroden und feuerfesten Materialien sowie zu höheren Stahlverlusten, da auch Schlacke in die Pfanne abgestochen wird. Darüber hinaus führen logistische Herausforderungen wie längere Abstichzeiten, ein längerer Abstichkanal und begrenzte Krankapazitäten zu Beeinträchtigungen in der Effizienz des Prozesses. Diese Herausforderung können zu Verzögerungen bei der Schrottbeschickung führen, was wiederum die Gesamtproduktivität beeinträchtigt. Zeit ist ein entscheidender Faktor für die Produktivität.

Zur Bewältigung dieser Herausforderungen und zur Verbesserung der Energieeffizienz und Produktivität bei gleichzeitiger Senkung der Kosten und der Umweltbelastung, plant das Makstil-Team die Umstellung des Elektrolichtbogenofens auf ein sogenanntes Eccentric Bottom Tapping (EBT)-System. EBT führt zu schlackenarmem oder sogar schlackenfreiem Abstich und kürzeren Abstichzeiten. Es reduziert auch den Elektrodenverbrauch und verbessert die Lebensdauer der Pfanne.

Die Umstellung des EBT-Systems erfolgt in mehreren Phasen:
Die erste Phase umfasst eine Analyse des derzeitigen Betriebs und die Vorbereitung auf die Integration des neuen Systems. Danach folgt die Installation des EBT-Systems, die das Testen der neuen Ausrüstung und die Schulung der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter umfasst. Das Projekt wird mit minimaler Unterbrechung der Produktionsprozesse durchgeführt, um den reibungslosen Betrieb der Produktionslinien zu gewährleisten.

Potenzielle Energie- und Kosteneinsparungen: 
Was die Energieeinsparungen anbelangt, so wird das neue System den Stromverbrauch voraussichtlich um 40 kWh pro Tonne senken, was zu jährlichen Kosteneinsparungen von etwa 1 Million Euro allein für Strom führt. Außerdem werden weniger Elektroden, feuerfeste Materialien, Aluminium und auch weniger von anderen Materialien verbraucht, was die Betriebskosten um eine weitere 1 Million Euro pro Jahr senkt. Nach nur 2,58 Jahren hat sich die Investition amortisiert und führt bei regelmäßiger Wartung zu langfristigen Einsparungen über einen geschätzten Zeitraum von 15 Jahren.

Neben den ökonomischen Vorteilen wird sich das Projekt auch positiv auf die Umwelt auswirken. Die Verringerung des Stromverbrauchs wird zu einem Rückgang der CO₂-Emissionen um etwa 6.700 Tonnen jährlich führen, ein großer Schritt in Richtung eines nachhaltigeren und umweltfreundlicheren Betriebs.

Prozessoptimierung

  • Branche: Metallindustrie
  • Energiequelle: Elektrizität
  • Einsparpotenzial Strom: 11.896 MWh/Jahr
  • Einsparpotenzial CO2: 6.697 Tonnen CO2 /Jahr
  • Potenzielle Kostenreduktion: 2.131.441 €/Jahr
  • Investitionskosten:  5.500.000 €
  • Amortisationszeit: 2,58 Jahre
  • Unternehmen:
    MAKSTIL AD
    16 Makedonska brigada, 18
    1000 Skopje
    Republik Nordmazedonien
    www.makstil.com
Im Walzwerk werden Stahlbrammen erwärmt, gewalzt und auf die gewünschten Abmessungen zugeschnitten(©Makstil).
Die Energy Scouts Eleonora Jovanovska und Tijana Shaleva planen die Verbesserung eines Kernprozesses in einem Stahlwerk (©Makstil).

Eleonora Jovanovska und Tijana Shaleva bringen ihre Erfahrung auf den Punkt:
„Als Energy Scouts können wir theoretisches Wissen in der Praxis anwenden und uns echten Herausforderungen in unseren Produktionsprozessen stellen. Wir schaffen eine spezifische Lösung, die sich direkt auf die Energieeffizienz und die Nachhaltigkeit von Makstil auswirkt. Wir entwickeln wichtige Fähigkeiten weiter wie Problemlösungen entwickeln und Innovationen integrieren und arbeiten mit einem großen Team aus verschiedenen Abteilungen zusammen. Darüber hinaus machen wir uns mit den neuesten Technologien und Methoden im Energiemanagement vertraut, was für unsere berufliche Laufbahn von entscheidender Bedeutung ist. Wir freuen uns darauf, die Wirksamkeit der angewandten Lösungen zu messen und die Ergebnisse der Geschäftsleitung zu präsentieren.“

Ihr praktisches Projekt überzeugte die Jury aufgrund seines hohen Einsparpotenzials und dem Mut Kernprozesse anzugehen, so dass Eleonora und Tijana mit dem Titel „Best Energy Scouts of the year“ in Nordmazedonien ausgezeichnet wurden.

Der bestehende Lichtbogenofen schmilzt Metallschrott mit Strom. Moderne Öfen verwenden in der Regel Eccentric Bottom Tapping (EBT), während ältere Öfen in der Regel einen Ausguss haben („spout tapping“), um das flüssige Metall auszugießen (©Makstil).
Bei einer Führung durch das Stahlwerk erhielten alle Energy Scouts wertvolle Einblicke in die Prozesse und mögliche Effizienzsteigerungen in der Industrie (©Makstil).